對我國煤礦充填開采技術的現狀及發展方向的探究

王強

摘 要：隨著國家對煤礦企業安全開采技術和保護礦區環境的要求不斷提高，也促使了采煤技術的不斷創新。由于充填開采技術是一項具有很多優勢的采煤技術，所以被廣泛應用于煤礦開采工作。本文主要對煤礦充填開采技術的現狀和發展方向進行了分析，希望能促進我國充填開采技術的發展。

關鍵詞：煤礦企業；充填開采技術；現狀；發展方向

隨著我國工業化進程的不斷加快，煤炭作為生產中主要的工業原料，必然直接對煤礦開采充填技術提出了更高的要求。據相關數據分析，目前，我國很多礦區建筑下壓煤占據礦區開采煤的40%以上，嚴重制約著煤礦的生產和可持續性發展。充填技術是解決資源枯竭與經濟發展之間矛盾的主要途徑之一，對整個煤礦開采工作發揮著重要的作用。現代充填采礦技術具有“高采出率、環境好、高安全性”的基本特征，是一種新的綠色采礦技術，也是21世紀采礦技術的重要發展方向。

一、煤礦開采充填技術發展現狀

（一）充填開采技術

充填采煤法是指用充填材料充填采煤工作面采空區的巖層控制方法。該方法具有緩和工作面支撐壓力所產生的礦壓、改善采場和巷道維護狀況等優勢，可以有效地減少地表變形，提高采出率，保護地面水體及礦區周圍環境不被破壞。煤礦充填開采技術經歷了以下幾個發展階段：上世紀50年代以前，煤礦企業所使用的填充材料均為廢石，所使用的開采工藝均為干式充填工藝；20世紀60年代開始應用水砂式填充工藝；20世紀60-70年代，開始應用尾砂膠結填充技術；20世紀80-90年代，主要應用的是高濃度充填技術、膏體充填技術等新進技術；21世紀，煤礦企業又研究出了密實性高、流動性好、含水量高的超高水填充技術。

（二）現代煤礦常用充填技術

1、注漿膠結充填技術。（1）采空區高濃度漿液填充技術。采空區高濃度漿液填充技術是將膏狀的高固低水漿液在地面制備后，用管道輸送到井下工作面。然后在工作面推進的過程中，同時填充采空區。利用冒落帶特性，在采空區冒落矸石之間的空隙在被壓實之前，在離層內注入高濃度漿液。這樣可以在有限的時間內，有利于充填材料與冒落矸石形成固化體，進而起到減緩地表變形的作用。（2）離層帶注漿技術。離層帶注漿技術的原理是在一定的地質條件下，當煤礦開采空間達到一定的尺寸之后，會在采空區上覆巖層中斷裂帶與彎曲帶的結合部一定范圍內巖層會出現離層。然后施工人員再通過地面的鉆孔，將粉煤灰填充到離層中，以促進巖體中支撐結構的形成，可以達到有效控制地表下沉的作用。

2、膏體充填技術。早在上世紀50年代，人們就開始對膏體充填開采填充技術進行了相關探索。之前的水砂填充開采技術雖然展現出了良好的開采效果，但是由于投入成本較多及施工工藝也比較復雜，沒能得到在煤礦開采工作中大范圍的推廣。膏體充填技術具有高采出率、環保、高安全性、管道運輸、材料選擇廣泛等優點，被廣泛應用于煤礦開采工作中。此外，膏體充填技術還能有效解決水砂填充開采技術的泌水問題。

3、超高水材料充填技術。超高水材料充填技術采用由中國礦業大學研制的ZKD型高水速凝充填材料，該材料是由由A、B料和A-A、B-B添加劑構成。由于ZKD型高水速凝充填材料的摻水性較高，可以大大減少固體粉料的用量。其基本工作工藝流程就是通過制作高水速凝充填材料，將材料送至泵，然后由泵送進行充填。這種技術還可以有利于隨時監控充填情況。

二、煤礦開采技術中遇到的問題

煤礦開采技術可以有效的對研發的開采技術進行實測，以此來判斷該項新技術的安全與合理性。目前，在全球經濟一體化的大趨勢之下，人們對煤炭資源需求量越來越大，導致煤礦開采技術與信息技術之間發展程度有較大差距，進而給煤礦企業開采帶來了很多問題。第一，水資源遭到破壞。我國是世界上淡水資源嚴重缺乏的國家之一，如果煤礦開采企業不對水資源進行保護，長此以往下去必然會影響水資源的再循環；第二，瓦斯處理系統不完善。在煤礦開采過程中，瓦斯的處理是否得當，直接影響著整個煤礦企業開采的安全。除此之外，瓦斯處理不當還會破壞臭氧層，加劇溫室效應。

三、我國煤礦充填開采技術的發展趨勢

隨著我國煤礦企業開采技術的發展，其發展趨勢逐漸向高集約化、智能自動化和可持續化方向發展。高集約化是指采礦企業通過采用大量先進的煤礦開采技術及電氣設備，將信息技術廣泛應用于實際的開采工程中。充填開采技術的高集約化不僅可以提高開采的效率，還會極大地降低施工人員的安全事故的發生，進而提高企業的經濟效益；智能自動化是指企業只有廣泛采用自動化和智能化的設備才能提升整個采礦開采技術的水平。近幾年隨著科學技術的發展，已經實現了對煤礦開采過程的自動化監控；可持續化是指煤礦企業在開采過程中要注意對礦區周圍環境的保護，以實現企業和環境的可持續化發展。為了保證企業和環境的可持續發展，我國相繼出臺了一些法律法規，為企業和環境的可持續化發展提供了重要保障。

四、結語

綜上所述，煤礦開采的需求直接對煤礦開采充填技術提出了更高要求，充填技術的應用有效提高了中國煤礦的產量，充填技術對于煤礦開采工作發揮著至關重要的作用。煤礦施工技術人員應該根據充填開采技術的發展現狀，制定完善的效果評價指標，在保證開采工作安全進行的基礎上，貫徹落實科學發展觀，以實現煤礦開采技術向綠色化開采技術發展。

參考文獻：

[1]吳占.煤礦充填開采技術研究與發展[J].能源與節能，2017，02：189-190.

[2]楊鵬飛.煤礦充填開采技術及其發展[J].山東工業技術，2016，18：90.endprint